(57)【要約】【課題】  素子基板上に大きな段差が発生することを防止可能な電気光学装置および電子機器を提供すること。【解決手段】  アクティブマトリクス型の電気光学装置１において、画素スイッチング素子としての非線形素子５、および保持容量９を構成するにあたって、窒素添加タンタルによって素子用下電極６１および容量用下電極６２を形成する際、データ線２も同時形成する。窒素添加タンタルは立方晶系（α相）であり、抵抗率が低いので、データ線２の配線抵抗を低く抑えたい場合でも膜厚を薄くできる。従って、容量用下電極６２の表面に厚い容量用絶縁層７２が形成された状態においても、容量用下電極６２の膜厚が薄いので、素子基板２０上に大きな段差が発生しない。【選択図】  図５
2007025615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を挟持する素子基板と対向基板とを有し、前記素子基板には、第１の配線と、該第１の配線に非線形素子を介して電気的に接続された画素電極とが形成され、前記素子基板および前記対向基板のうちの一方の基板には、前記画素電極に対して前記液晶を介して対向する共通電極が形成された電気光学装置において、
前記素子基板には、前記非線形素子に直列接続され、かつ、前記画素電極、前記液晶および前記共通電極によって構成される液晶容量に並列接続された保持容量が形成され、
前記非線形素子は、立方晶系タンタル層からなる素子用下電極と、該素子用下電極の表面を酸化してなる素子用絶縁層と、該素子用絶縁層の上層に積層された素子用上電極とを備え、
前記保持容量は、立方晶系タンタル層からなる容量用下電極と、前記容量用下電極の表面を酸化してなり、前記素子用絶縁層より膜厚が厚い容量用絶縁層と、該容量用絶縁層の上層に積層された容量用上電極とを備えていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記立方晶系のタンタル層は、窒素添加タンタル層からなることを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
前記共通電極は、前記素子基板の側に形成され、
当該素子基板には、前記第１の配線より下層側で当該第１の配線と交差する方向に延び、前記共通電極が直接あるいは他の導電層を介して接続する第２の配線が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記第２の配線は、立方晶系タンタル層によって構成されているとともに、
当該立方晶系タンタル層の表面には、該立方晶系タンタル層の表面を酸化してなる絶縁層が前記容量用絶縁層と等しい膜厚をもって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記素子用絶縁層は、前記素子用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜であり、
前記容量用絶縁層は、前記容量用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリクス型の電気光学装置、およびこの電気光学装置を備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクス型の電気光学装置では、互いに交差する方向に形成された走査線とデータ線の交差に対応して複数の画素が形成されている。これらの複数の画素を等価回路的にみたとき、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる画素スイッチング素子と液晶容量とが直列接続されているとともに、液晶容量に対して保持容量が並列接続された構成になっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１に開示の電気光学装置では、素子基板の方に画素電極と共通電極とを形成し、画素電極と共通電極との間に発生する横電界を利用して液晶を駆動する、いわゆるＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが採用されている。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示の構成のように、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いた場合には、露光、現像、エッチング処理などを含むフォトリソグラフィ工程や成膜工程を多数回、繰り返し行う必要があるため、製造プロセスが長く、製造コストが増大するという問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解消可能なものとして、タングステンなどを含有するタンタル合金層やタンタル単体膜からなる素子用下電極、その陽極酸化膜からなる素子用絶縁層、およびクロム層からなる素子用上電極を備えたＴＦＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｄｉｏｄｅ）素子（非線形素子）を画素スイッチング素子として用いた電気光学装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６２６０２号公報
【特許文献２】特開平０７−２６１２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＴＦＤ素子を画素スイッチング素子として用いた電気光学装置においては、タンタル合金層やタンタル単体膜によって素子用下電極を形成する際、各種配線を同時に形成することが多い。また、ＴＦＤ素子を画素スイッチング素子として用いた電気光学装置において保持容量を構成するには、タンタル合金層やタンタル単体膜によって素子用下電極を形成する際、容量用下電極を同時形成する。さらに、素子用絶縁層および容量用絶縁層は各々、素子用下電極および容量用下電極の表面を酸化して形成する。その際、配線の表面にも絶縁層が形成されるので、配線で残るタンタル部分は成膜時の膜厚に比較して薄くなる。特に、容量用絶縁層は、素子用絶縁層よりもかなり厚く形成されるので、配線の表面に素子用絶縁層と同様な厚い酸化膜が形成された場合には、配線で残るタンタル部分は成膜時の膜厚に比較してかなり薄くなり、配線抵抗が高くなってしまう。このような配線抵抗の増大は、クロストーク、表示の応答速度の低下などといった表示品位の低下を招くため、好ましくない。そこで、酸化による金属部分の膜厚の目減り分を考慮して、タンタル膜を成膜する際の膜厚を厚く設定し、酸化後も十分な膜厚のタンタル層を配線に残すことにより配線抵抗を低くする必要がある。
【０００７】
しかしながら、タンタル膜を成膜する際の膜厚を厚くした場合には、容量用下電極の膜厚も厚くなってしまい、厚いタンタル層からなる容量用下電極の表面に厚い容量用絶縁層が積層された状態になるため、保持容量が形成されている領域に大きな段差が発生してしまう。このような大きな段差は、ポリイミド膜にラビング処理を施して配向膜とする際にラビング不良を起こさせ、表示ムラが発生する原因となるので、好ましくない。
【０００８】
また、ＩＰＳモードを採用した電気光学装置では、素子基板上の互いに交差する方向に第１の配線および第２の配線を形成することになる。また、容量用絶縁層を陽極酸化により形成する際に、下層側の第２の配線を給電線として用いると、第２の配線の表面にも厚い酸化タンタルが形成される結果、大きな段差が発生し、第１の配線と第２の配線との交差部分で第１の配線が断線するおそれがある。このような断線は、表示の点欠陥や線欠陥などの不具合の原因となる。
【０００９】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、素子基板上に大きな段差が発生することを防止可能な電気光学装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、液晶を挟持する素子基板と対向基板とを有し、前記素子基板には、第１の配線と、該第１の配線に非線形素子を介して電気的に接続された画素電極とが形成され、前記素子基板および前記対向基板のうちの一方の基板には、前記画素電極に対して前記液晶を介して対向する共通電極が形成された電気光学装置において、前記素子基板には、前記非線形素子に直列接続され、かつ、前記画素電極、前記液晶および前記共通電極によって構成される液晶容量に並列接続された保持容量が形成され、前記非線形素子は、立方晶系タンタル層からなる素子用下電極と、該素子用下電極の表面を酸化してなる素子用絶縁層と、該素子用絶縁層の上層に積層された素子用上電極とを備え、前記保持容量は、立方晶系タンタル層からなる容量用下電極と、前記容量用下電極の表面を酸化してなり、前記素子用絶縁層より膜厚が厚い容量用絶縁層と、該容量用絶縁層の上層に積層された容量用上電極とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明では、素子基板上に非線形素子および保持容量を備えた電気光学装置において、前記非線形素子の素子用下電極および保持容量の容量用下電極を立方晶系タンタル層で構成することを特徴とする。
【００１２】
本願明細書において「直列接続」「並列接続」とは等価回路的に直列あるいは並列に電気的に接続していればよく、電極同士が直接接続している構成の他、他の電極、配線、回路などを介して電気的に接続している構成も含む意味である。
【００１３】
本発明において、非線形素子の素子用下電極および保持容量の容量用下電極は、電気抵抗率の低い立方晶系（α相）のタンタル層によって構成されているため、素子用下電極および容量用下電極と同時形成される配線も立方晶系のタンタル層によって構成されている。このため、従来と同等以上の配線抵抗を確保しようとした場合でも、成膜の際のタンタル層の膜厚を薄く設定することができ、その結果、容量用下電極の膜厚も薄くなる。従って、保持容量が形成された領域において、容量用下電極の表面に厚い容量用絶縁層が形成されている場合でも、容量用下電極の膜厚が薄いので、素子基板上に大きな段差が発生しない。よって、ポリイミド膜などにラビング処理を施して配向膜とする際、段差に起因するラビング不良が発生しないので、表示ムラの発生を防止できる。
【００１４】
本発明において、前記立方晶系のタンタル層は、窒素添加タンタル層によって構成することができる。
【００１５】
本発明は、前記対向基板側に、前記画素電極と対向して前記液晶を駆動する共通電極（対向電極）が形成されているＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードやＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードなどの電気光学装置に適用できる。また、本発明は、前記素子基板側に、前記画素電極と対向して前記液晶を駆動する共通電極が形成されて、前記画素電極と前記共通電極との間に発生する横電界を利用するＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードやＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの電気光学装置にも適用することができる。
【００１６】
これらの電気光学装置のうち、ＩＰＳモードの電気光学装置では、前記共通電極が前記素子基板の側に形成され、当該素子基板には、前記第１の配線より下層側で当該第１の配線と交差する方向に延び、前記共通電極が直接あるいは他の導電層を介して接続する第２の配線が形成されている。
【００１７】
本発明において、前記第２の配線が前記素子基板の側に形成されている場合、前記第２の配線は、立方晶系タンタル層によって構成されているとともに、当該立方晶系タンタル層の表面には、該立方晶系タンタル層の表面を酸化してなる絶縁層が前記容量用絶縁層と等しい膜厚をもって形成されている。このような構成の電気光学装置においては、前記第１の配線は、前記第２の配線の上層側に形成された構成となるが、前記第２の配線は立方晶系タンタル層によって構成されているため、膜厚が薄い。従って、第２の配線の表面に、容量用絶縁層と同様な厚い絶縁層が形成されている場合でも、第１の配線と第２の配線との交差部分に大きな段差が発生しないので、第１の配線の断線を防止することができる。
【００１８】
本発明において、前記素子用絶縁層および前記容量用絶縁層は、前記素子用下電極および前記容量用下電極の表面に対する水蒸気酸化などといった各種の方法で形成することができるが、前記素子用下電極および前記容量用下電極の表面を陽極酸化し、前記素子用絶縁層については、前記素子用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜として形成し、前記容量用絶縁層については、前記容量用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜として形成することが好ましい。
【００１９】
本発明に係る電気光学装置は、例えば、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった電子機器に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺が各層や各部材ごとに異なる場合がある。また、各図においては、断面図および平面図に関わらず、ＴＦＤ素子（非線形素子）の素子用下電極などを構成する窒素添加タンタル膜などについて右下がりの斜線を付し、ＴＦＤ素子の素子用上電極などを構成するクロム膜については右上がりの斜線を付してある。
【００２１】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明が適用される電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００２２】
図１に示す電気光学装置１は、ＩＰＳモードを採用したアクティブマトリクス型の液晶装置であり、この電気光学装置１では、Ｘ方向に延びた走査線３（第１の配線）と、Ｙ方向に延びたデータ線２（第２の配線）との交差点に対応して複数の画素１０がマトリクス状に構成されている。データ線２はデータ線駆動回路１２に接続され、走査線３は走査線駆動回路１３に接続されている。本形態では、走査線３に非線形素子５が接続され、この非線形素子５を介して画素電極８３が接続されている。データ線２には共通電極６３が接続している。共通電極６３と画素電極８３との間には液晶容量４が形成され、等価回路的にみると、液晶容量４は、非線形素子５に対して直列接続されている。また、本形態では、データ線２と画素電極８３との間に保持容量９が形成されており、等価回路的にみると、保持容量９は、非線形素子５に直列接続され、かつ、液晶容量４には並列接続されている。
【００２３】
図２に示すように、本形態の電気光学装置１は、対向配置された一対の基板を有している。一方の基板は、非線形素子５や画素電極８３が形成された素子基板２０であり、他方の基板は対向基板３０である。素子基板２０と対向基板３０とはシール材１４によって貼り合わされ、その内側に液晶１１が封入されている。本形態の電気光学装置１では、素子基板２０の表面に直接、液晶駆動用ＩＣチップ１５が実装されている。
【００２４】
本形態において、液晶１１はＩＰＳモードで駆動されるため、詳しくは後述するように、素子基板２０の内側表面には、複数本の走査線３、走査線３に接続される複数の非線形素子５、および非線形素子５と１対１に接続される画素電極８３が形成され、素子基板２０の内側表面には、さらに、図１に示したデータ線２、共通電極６３および保持容量９も形成されている。なお、素子基板２０において、画素電極８３などの表面には、ポリイミドなどからなる配向膜２２が形成されている。対向基板３０の内側表面には、ポリイミドなどからなる配向膜３２が形成されている。但し、ＴＮモードやＶＡＮモードの電気光学装置と違って、本形態の電気光学装置１では、対向基板３０の内側表面には共通電極（対向電極）が形成されていない。なお、電気光学装置１をカラー表示用に構成する場合、対向基板３０には、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」のカラーフィルタが形成されるが、本発明とは直接、関係しないので、その図示や説明を省略する。また、対向基板３０には、ブラックマトリクスなどと称せられる遮光膜や、平坦化膜が形成される場合もあるが、これらについても説明を省略する。また、素子基板２０の外側表面や対向基板３０の外側表面には、偏光板や位相差板などの光学部材が配置されるが、これらの光学部材についても図示および説明を省略する。
【００２５】
（素子基板２０の詳細構成）
図３は、本発明を適用した電気光学装置に用いた素子基板において、数画素分のレイアウトを示す平面図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図３のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線、Ｄ−Ｄ′線で電気光学装置を切断したときの構造を模式的に示す断面図である。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した電気光学装置、従来の電気光学装置の要部（非線形素子、保持容量およびデータ線）の構成を比較して示す説明図である。
【００２６】
図３および図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、本形態の電気光学装置１では、Ｘ方向に延びた走査線３（第１の配線）と、Ｙ方向に延びたデータ線２（第２の配線）との交差点に対応して複数の画素１０がマトリクス状に構成され、走査線３は、クロムなどからなる金属配線であり、Ｙ方向に延びたデータ線２は、後述する理由から、立方晶系（α相）タンタル層としての窒素添加タンタル膜からなる金属配線によって構成されている。
【００２７】
本形態では、データ線２と走査線３との交差点の近傍に非線形素子５が形成されており、非線形素子５は、データ線２に並列する方向に延びて走査線３と交差する短冊状の素子用下電極６１を備えている。図３および図４（ａ）、（ｂ）に示すように、素子用下電極６１の表面（上面および側面の双方）には、素子用下電極６１の表面を酸化してなる素子用絶縁層７１が形成されている。素子用絶縁層７１の表面には、走査線３が第１の素子用上電極８１ａとして通っており、素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）によって第１のＴＦＤ素子５ａが形成されている。また、素子用絶縁層７１の表面には、走査線３と並列するように第２の素子用上電極８１ｂが形成されており、素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および第２の素子用上電極８１ｂによって第２のＴＦＤ素子５ｂが形成されている。このようにして、非線形素子５は、第１のＴＦＤ素子５ａと第２のＴＦＤ素子５ｂとが極性を逆向きに直列接続されたＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造を有している。
【００２８】
図３に示すように、非線形素子５の第２の素子用上電極８１ｂには、Ｘ方向に延びた画素配線部８２、Ｙ方向に延びた複数本の櫛歯状の画素電極８３、およびＸ方向に延びて複数本の画素電極８３の先端部同士を連結する容量用上電極８４がこの順に接続されている。ここで、第２の素子用上電極８１ｂ、画素配線部８２、画素電極８３、および容量用上電極８４は、走査線３と同時形成されたクロム膜によって形成されている。
【００２９】
また、画素１０内には、データ線２からのＸ方向への突出部分によって容量用下電極６２が構成され、容量用下電極６２からは複数本の櫛歯状の共通電極６３がＹ方向に延びている。
【００３０】
図３および図４（ｃ）に示すように、共通電極６３と画素電極８３とは、Ｘ方向において交互に配置され、その間で液晶１１を駆動する。言い換えれば、画素電極８３、液晶１１および共通電極６３によって、図１に示す液晶容量４が構成されている。
【００３１】
図３および図４（ｄ）に示すように、容量用下電極６２の表面側には容量用絶縁層７２が形成されており、容量用上電極８４は、容量用絶縁層７２を介して容量用下電極６２に対向している。このようにして、容量用下電極６２、容量用絶縁層７２、および容量用上電極８４によって保持容量９が構成されている。
【００３２】
再び、図３および図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、データ線２は、製造方法を後述するように、素子用下電極６１や容量用下電極６２を陽極酸化して素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２を形成するための給電線として利用されることから、陽極酸化の際、データ線２および共通電極６３の表面にも、容量用絶縁層７２と膜厚が同一の絶縁層７３、７４が形成されている。従って、走査線３とデータ線２との交差部分では、走査線３とデータ線２との間に絶縁層７３が介在している。なお、容量用絶縁層７２、および絶縁層７３、７４の膜厚は、素子用絶縁層７１よりも厚い。
【００３３】
本形態の電気光学装置１において、素子用下電極６１、容量用下電極６２、データ線２、および共通電極６３は、従来と違って、立方晶系（α相）タンタル層としての窒素添加タンタル膜（ＴａＮx）によって形成されている。ここで、立方晶系タンタルと、正方晶系（β相）タンタル層とを比較すると、窒素添加タンタルの方が正方晶系タンタル層と比較して電気抵抗が低い。すなわち、立方晶系タンタルの抵抗率は７．７９×１０-７Ω・ｍであるのに対して、正方晶系タンタルの抵抗率は１．７２×１０-6Ω・ｍであり、立方晶系タンタルの抵抗率は正方晶系タンタルの抵抗率の約１／２である。それ故、データ線２の配線抵抗を従来と同等とする場合、データ線２を立方晶系タンタルにより形成すると、データ線２を正方晶系タンタルにより形成した場合に比較して約１／２の膜厚でよいことになる。
【００３４】
従って、窒素添加タンタル膜およびタンタル単体膜のいずれにおいても、陽極酸化後、陽極酸化膜の１／２倍に相当する膜厚減少が生じるとして、本形態および従来の膜厚条件の一例を試算したところ、以下に比較して示す結果
実施の形態１        従来
初期タンタル膜の材質              窒素添加タンタル    タンタル単体膜
（立方晶系／α相）  （正方晶系／β相）
初期タンタル膜の膜厚              １３７ｎｍ          ２００ｎｍ
素子用絶縁層７１の膜厚              ３０ｎｍ            ３０ｎｍ
素子用下電極６１の膜厚            １２２ｎｍ          １８５ｎｍ
非線形素子５での段差の高さ      １５２ｎｍ          ２１５ｎｍ
容量用絶縁層７２の膜厚            １７０ｎｍ          １７０ｎｍ
容量用下電極６２の膜厚              ５２ｎｍ          １１５ｎｍ
保持容量９での段差の高さ        ２２２ｎｍ          ２８５ｎｍ
データ線２表面の絶縁層７３の膜厚  １７０ｎｍ          １７０ｎｍ
データ線２の金属部分の膜厚          ５２ｎｍ          １１５ｎｍ
データ線２での段差の高さ        ２２２ｎｍ          ２８５ｎｍ
が得られた。この結果によれば、従来では、図５（ｂ）に示すように、膜厚が２００ｎｍのタンタル単体膜を成膜することにより、膜厚が１７０ｎｍの容量用絶縁層７２や絶縁層７３を形成した後も、膜厚が１１５ｎｍの金属部分を容量用下電極およびデータ線２として残す必要があるため、保持容量９およびデータ線２の周辺には２８５ｎｍの段差が発生する。これに対して、本形態では、図５（ａ）に示すように、膜厚が１３７ｎｍのタンタル単体膜を成膜し、膜厚が１７０ｎｍの容量用絶縁層７２および絶縁層７３を形成した後に、膜厚が５２ｎｍの金属部分を容量用下電極およびデータ線２として残せばよいため、保持容量９およびデータ線２の周辺には２２２ｎｍの段差しか発生しない。よって、本形態によれば、保持容量９およびデータ線２の周辺に発生する段差の高さを、従来と比較して６３ｎｍも低く抑えることができる。
【００３５】
（電気光学装置の製造方法）
図６（ａ）〜（ｃ）および図７（ａ）〜（ｃ）は、本形態の電気光学装置の製造工程のうち、素子基板２０の製造工程を示す説明図である。なお、図６および図７において、右側領域には１つの画素の平面図を示し、右側領域には、図３のＡ−Ａ′線に相当する位置での断面図を示してある。
【００３６】
まず、図６（ａ）に示すように、素子基板２０の表面全体にタンタル酸化膜などにより下地層２１を形成した後、素子基板２０の全面に窒素添加タンタル膜６ａ（ＴａＮx）を形成する。ここで形成する窒素添加タンタル膜６ａの膜厚は、例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。
【００３７】
このような窒素添加タンタル膜６ａは、反応性スパッタ法などによって成膜できる。スパッタ法では、ＲＦスパッタ装置やマグネトロンスパッタ装置などで行われる。このような成膜装置において、チャンバー内に下部電極用の原料（タンタル）のターゲットを配置し、真空ポンプなどの排気装置でチャンバー内を減圧し、アルゴンなどの不活性ガスを導入した状態で、高周波電界を印加してプラズマを形成する。その結果、プラズマ中の正イオンがターゲットに加速衝突し、その反動でターゲット材料が素子基板２０に堆積する。その際、チャンバー内に不活性ガスとともに窒素Ｎ２を導入すれば、窒素含有のタンタル膜（窒素添加タンタル膜６ａ）を形成することができる。このような窒素の導入は、チャンバー内にアルゴンと窒素とを各々同時に導入する方法、あるいはチャンバー内にアルゴンと窒素との混合ガスを導入する方法により実現できる。
【００３８】
また、窒素添加タンタルをターゲットとして用いてスパッタ成膜を行って、窒素添加タンタル膜６ａを形成してもよい。さらに、スパッタ法に代えて、イオンプレーティング法、ＥＢ蒸着法、ＰＬＤ法などといったその他のＰＶＤ法を用いて、窒素添加タンタル膜６ａを形成してもよい。
【００３９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、窒素添加タンタル膜６ｂをパターニングし、図６（ｂ）に示すように、データ線２、素子用下電極６１、容量用下電極６２、および共通電極６３を備えたタンタルパターン６ｂを形成する。ここで、素子用下電極６１は、データ線２に対してブリッジ部６ｃを介して接続している。
【００４０】
次に、データ線２から給電してタンタルパターン６ｂの表面全体に陽極酸化を行い、図６（ｃ）に示すように、タンタルパターン６ｂの表面に、窒素添加タンタルの陽極酸化膜（ＴａＯyＮx）からなる酸化膜７ａを形成する。この工程で行う陽極酸化法では、燐酸塩、クエン酸塩、サリチル酸塩やフタル酸塩などの芳香族カルボン酸塩の水溶液或いはアルコール溶液などの電解液（化成液）に素子基板２０を浸漬させ、電解液中において陰極板と対向させた状態で、タンタルパターン６ｂと陰極板との間に電圧を印加する。上記の芳香族カルボン酸塩としては、サリチル酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、γ−レゾルシン酸アンモニウム、フタル酸水素アンモニウム、フタル酸ジアンモニウムなどを用いることができる。
【００４１】
この工程で形成される酸化膜７ａの膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍ程度である。このような酸化膜７ａのうち、素子用下電極６１の表面に形成された酸化膜７ａが素子用絶縁層７１である。なお、酸化膜７ａの形成によって、タンタルパターン６ｂで金属部分として残る膜厚は約１７５ｎｍである。
【００４２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、タンタルパターン６ｂおよびその表面に形成された酸化膜７ａを、図７（ｃ）に示すようにパターニングし、ブリッジ部６ｃを除去する。その結果、表面に素子用絶縁層７１が形成された素子用下電極６１が、データ線２、容量用下電極６２、および共通電極６３を備えたタンタルパターン６ｄから島状に分離される。
【００４３】
次に、データ線２から給電してタンタルパターン６ｄの表面全体に陽極酸化を行い、図７（ｂ）に示すように、窒素添加タンタルの陽極酸化膜（ＴａＯyＮx）からなる酸化膜７ｂを形成する。この工程で行う陽極酸化法でも、酸化膜７ａを形成した工程と同様、燐酸塩、クエン酸塩、サリチル酸塩やフタル酸塩などの芳香族カルボン酸塩の水溶液或いはアルコール溶液などの電解液（化成液）に素子基板２０を浸漬させ、電解液中において陰極板と対向させた状態で、タンタルパターン６ｂと陰極板との間に電圧を印加する。上記の芳香族カルボン酸塩としては、サリチル酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、γ−レゾルシン酸アンモニウム、フタル酸水素アンモニウム、フタル酸ジアンモニウムなどを用いることができる。
【００４４】
この工程では、酸化膜７ａを形成した工程と比較して陽極酸化電圧が高く、酸化膜７ｂの膜厚は例えば１００〜２５０ｎｍ程度であり、素子用絶縁層７１の膜厚よりも厚い。この酸化膜７ｂのうち、容量用下電極６２の表面に形成された酸化膜が容量用絶縁層７２である。その際、データ線２および共通電極６３の表面にも絶縁層７３、７４が形成されるが、素子用下電極６１の表面には、酸化膜７ｂは形成されない。このような酸化膜７ｂの形成により、容量用下電極６２、データ線２および共通電極６３などの金属部分の膜厚は、初期成膜時よりも薄くなる。
【００４５】
次に、各絶縁層の膜質や絶縁性を向上させ、素子特性のばらつきを低減するとともに素子特性の経時的安定性を得るために、３２０〜４００℃で１０〜１２０分程度、熱処理工程を行う。このような工程は、水素を含有する雰囲気中で行い、絶縁層中に水素を添加することが好ましい。
【００４６】
次に、素子基板２０の全面にクロム膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、クロム膜を、図７（ｃ）に示すようにパターニングし、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、画素電極８３、および容量用上電極８４を形成する。その結果、第１の素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）を備えた第１のＴＦＤ素子５ａと、第１の素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および第２の素子用上電極８１ｂを備えた第２のＴＦＤ素子５ｂが形成され、第１のＴＦＤ素子５ａおよび第２のＴＦＤ素子５ｂによって、Ｂａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造の非線形素子５が形成される。また、容量用下電極６２、容量用絶縁層７２、および容量用上電極８４によって保持容量９が形成される。さらに、画素電極８３に対して共通電極６３が対向するように形成される。
【００４７】
しかる後、素子基板２０の全面にポリイミド樹脂などを塗布、焼成した後、ラビング処理を行い、図２および図４に示すように、配向膜２２を形成する。このようにして素子基板２０を形成する。
【００４８】
このようにして製造した素子基板２０は、配向膜３２が形成された対向基板３０とシール材１４によって貼り合わせた後、シール材１４の途切れ部分から液晶１１を注入し、しかる後に、シール材１４の途切れ部分を封止材で封止する。これにより、電気光学装置１が完成する。
【００４９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように本形態では、非線形素子５の素子用下電極６１および保持容量９の容量用下電極６２は、電気抵抗率の低い立方晶系（α相）のタンタル層によって構成されているため、素子用下電極６１および容量用下電極６２と同時形成されるデータ線２も立方晶系タンタル層によって構成されている。このため、従来と同等の配線抵抗を確保しようとした場合でも、成膜の際のタンタル層の膜厚を薄く設定することができ、その結果、容量用下電極６２の膜厚も従来より薄くなる。従って、保持容量６２が形成された領域において、容量用下電極６２の表面に厚い容量用絶縁層７２が形成された状態においても、容量用下電極６２の膜厚が薄いので、素子基板２０上に大きな段差が発生しない。よって、ポリイミド膜などにラビング処理を施して配向膜２２とする際、段差に起因するラビング不良が発生しないので、表示ムラの発生を防止できる。また、データ線２の配線抵抗が低いので、クロストークを確実に防止でき、かつ、表示の応答を高速化できるなど、表示品位の向上を図ることができる。
【００５０】
また、本形態の電気光学装置１は、ＩＰＳモードが採用されているため、素子基板２０には、走査線３より下層側で走査線３と交差する方向に延びたデータ線２が形成されているが、本形態では、データ線２が薄いので、データ線２の周辺に形成される段差は、保持容量９が形成されている領域の段差と同様、従来と比較して低い。それ故、走査線３とデータ線２との交差部分において、走査線３が断線することがない。
【００５１】
［実施の形態２］
本形態では、素子用下電極６１、容量用下電極６２、データ線２、および共通電極６３は、従来と違って、窒素添加タンタル膜（ＴａＮx）によって形成されている。従って、素子用絶縁層７１、容量用絶縁層７２、および絶縁層７３、７４は、窒素添加タンタルの陽極酸化膜（ＴａＯyＮx）によって形成されている。ここで、窒素添加タンタルの陽極酸化膜と、タンタル単体膜（Ｔａ）の陽極酸化膜（Ｔａ2Ｏ5）とを比較すると、窒素添加タンタルの陽極酸化膜の抵抗率は、タンタルの陽極酸化膜の抵抗率の約７．２倍である。また、窒素添加タンタルの陽極酸化膜およびタンタル単体膜の陽極酸化膜を絶縁層に用いた金属−絶縁体−金属の構造において、その電流−電圧特性は電流の自然対数と電圧の平方根が比例関係にあり、この関係から絶縁層全体の抵抗を同等としようとした場合、窒素添加タンタルの陽極酸化膜の膜厚をタンタル単体膜の陽極酸化膜の膜厚の０．８５倍にすることができる。従って、以下に示す条件
実施の形態２        従来
初期タンタル膜の材質              窒素添加タンタル    タンタル単体膜
（立方晶系／α相）  （正方晶系／β相）
初期タンタル膜の膜厚              １２５ｎｍ          ２００ｎｍ
素子用絶縁層７１                    ３０ｎｍ            ３０ｎｍ
素子用下電極６１の膜厚            １１０ｎｍ          １８５ｎｍ
非線形素子５での段差の高さ      １４０ｎｍ          ２１５ｎｍ
容量用絶縁層７２の膜厚            １４５ｎｍ          １７０ｎｍ
容量用下電極６２の膜厚              ５２ｎｍ          １１５ｎｍ
保持容量９での段差の高さ        １９７ｎｍ          ２８５ｎｍ
データ線２表面の絶縁層７３の膜厚  １４５ｎｍ          １７０ｎｍ
データ線２の金属部分の膜厚          ５２ｎｍ          １１５ｎｍ
データ線２での段差の高さ        １９７ｎｍ          ２８５ｎｍ
のように、素子用絶縁層７１の膜厚については従来と同等とし、容量用絶縁層７２についてのみ膜厚を従来の０．８５倍にしてもよい。このように構成すると、非線形素子５に寄生する容量は従来と変化しない一方、保持容量９の単位面積当たりの容量が１．１８倍になるため、以下の式
容量比＝（保持容量９＋液晶容量４）／非線形素子５の容量
で表される容量比を一定にするにあたって、保持容量９の占有面積を０．８５倍にすることができる。それ故、画素開口率を向上することができる。
【００５２】
［実施の形態３］
図５（ｃ）、本発明を適用した別の電気光学装置の要部（非線形素子、保持容量およびデータ線）の構成を示す説明図である。
【００５３】
実施の形態１、２では、非線形素子５の素子用下電極６１、保持容量９の容量用下電極６２、およびデータ線２を構成するタンタル層が電気抵抗率の低い立方晶系であるとして、タンタル層の膜厚を薄くしたが、データ線２の配線抵抗をさらに低くしたい場合には、図５（ｃ）に示すように、タンタル層の膜厚を従来と同等に設定するだけで、配線抵抗を約５５％低減できる。すなわち、データ線２の配線抵抗をさらに低くしたい場合でも、タンタル層の膜厚を厚くする必要がないので、素子基板２０上に大きな段差が発生しない。よって、ポリイミド膜などにラビング処理を施して配向膜２２とする際、段差に起因するラビング不良が発生しないので、表示ムラの発生を防止できる。
【００５４】
［実施の形態４］
本形態では、以下に比較して示す条件
実施の形態４        従来
初期タンタル膜の材質              窒素添加タンタル    タンタル単体膜
（立方晶系／α相）  （正方晶系／β相）
初期タンタル膜の膜厚              １８７ｎｍ          ２００ｎｍ
素子用絶縁層７１の膜厚              ２６ｎｍ            ３０ｎｍ
素子用下電極６１の膜厚            １７５ｎｍ          １８５ｎｍ
非線形素子５での段差の高さ      ２００ｎｍ          ２１５ｎｍ
容量用絶縁層７２の膜厚            １４５ｎｍ          １７０ｎｍ
容量用下電極６２の膜厚            １１５ｎｍ          １１５ｎｍ
保持容量９での段差の高さ        ２６０ｎｍ          ２８５ｎｍ
データ線２表面の絶縁層７３の膜厚  １４５ｎｍ          １７０ｎｍ
データ線２の金属部分の膜厚        １１５ｎｍ          １１５ｎｍ
データ線２での段差の高さ        ２６０ｎｍ          ２８５ｎｍ
に設定して、配線抵抗を約５５％低減してある。すなわち、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、本形態および従来のいずれにおいても、陽極酸化後の容量用下電極６２の膜厚（データ線２において金属部分として残る窒素添加タンタルの膜厚）が同等、例えば１１５ｎｍとなるように初期タンタル膜の膜厚を設定してあるので、配線抵抗を約５５％低減できる。
【００５５】
また、本形態で、窒素添加タンタルの陽極酸化膜の膜厚は、タンタルの陽極酸化膜の膜厚の０．８５倍で済むことから、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２のいずれについても、従来より薄くしてある。従って、従来であれば、図５（ｂ）に示すように、膜厚が２００ｎｍのタンタル単体膜（初期タンタル膜）を陽極酸化して、膜厚が３０ｎｍの素子用絶縁層７１、および膜厚が１７０ｎｍの容量用絶縁層７２を形成する必要があるのに対して、本形態では、図５（ｃ）に示すように、膜厚が１８７ｎｍのタンタル単体膜（初期タンタル膜）を陽極酸化して、窒素添加タンタル膜（初期タンタル膜）を陽極酸化して、膜厚が２６ｎｍの素子用絶縁層７１、および膜厚が１４５ｎｍの容量用絶縁層７２を形成すればよい。
【００５６】
このように、本形態によれば、陽極酸化膜を薄くできる分、初期タンタル膜の厚さを薄くできるので、陽極酸化後に発生する段差を低く抑えることができる。例えば、従来であれば、非線形素子５での段差の高さが２１５ｎｍ、保持容量９での段差の高さが２８５ｎｍ、データ線２での段差の高さが２８５ｎｍであるのに対して、本形態によれば、非線形素子５での段差の高さが２００ｎｍ、保持容量９での段差の高さが２６０ｎｍ、データ線２での段差の高さが２６０ｎｍであり、本形態によれば、保持容量９での段差の高さ、およびデータ線２での段差の高さを従来に比較して２０ｎｍ低くすることができることになる。
【００５７】
［その他の実施の形態］
上記形態では、Ｘ方向に延びた走査線３（第１の配線）をクロム膜とし、Ｙ方向に延びたデータ線２（第２の配線）を窒素添加タンタル膜としたが、Ｘ方向に延びた走査線３を窒素添加タンタル膜からなる第１の配線としてもよい。また、上記形態では、給電線を第２の配線として残した構成であったが、陽極酸化後に給電線を除去した電気光学装置、あるいは絶縁層の形成に陽極酸化に代えて、水蒸気酸化などの方法を採用したため、給電線を必要としない電気光学装置に本発明を適用してもよい。
【００５８】
上記形態では、極性を逆向きにして第１のＴＦＤ素子５ａと第２のＴＦＤ素子５ｂとを直列接続した非線形素子５が用いたが、極性を逆向きにして２つのＴＦＤ素子を並列接続した非線形素子５を画素スイッチング素子として用いてもよい。このような非線形素子を用いた場合も、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称であるため、反転駆動方式を採用した場合でも、品位の高い画像を安定して表示できる。本形態では、共通電極６３が窒素添加タンタルから構成され、画素電極８３がクロム膜から構成されているが、例えば、窒素添加タンタル膜とクロム膜とを電気的に接続することにより、共通電極６３および画素電極８３の双方を窒素添加タンタル膜とした構成、あるいは共通電極６３および画素電極８３の双方をクロム膜とした構成を採用してもよい。なお、このような窒素添加タンタル膜とクロム膜とを電気的に接続するには、素子基板２０の製造工程において、ブリッジ部をエッチング除去する際、窒素添加タンタル膜およびその表面に形成された酸化膜を部分的に除去して窒素添加タンタル膜の端面を露出させ、この端面とクロム膜とを接続すればよいので、接続を図るための工程を別途、行う必要がない。
【００５９】
上記形態では、ＩＰＳモードの電気光学装置に本発明を適用したが、ＦＦＳモードの電気光学装置に本発明を適用してもよい。さらに、対向基板３０側に、画素電極と対向して液晶を駆動する共通電極（対向電極）を形成したＴＮモードやＶＡモードなどの電気光学装置に本発明を適用してもよい。
【００６０】
［電子機器への搭載例］
本発明を適用した電気光学装置１は、携帯電話機やモバイル型のパーソナルコンピュータの他、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、エンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの電子機器に適用できる他、３０インチを越えるような大画面を備えた電子機器を構成するのに用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明が適用される電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明を適用した電気光学装置に用いた素子基板において、数画素分のレイアウトを示す平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図３のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線、Ｄ−Ｄ′線で電気光学装置を切断したときの構造を模式的に示す断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した電気光学装置、従来の電気光学装置、および本発明を適用した別の電気光学装置における非線形素子および保持容量の構成を比較して示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明を適用した電気光学装置の製造工程のうち、素子基板の製造工程を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明を適用した電気光学装置の製造工程のうち、素子基板の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・電気光学装置、２・・データ線（第２の配線）、３・・走査線（第１の配線）、４・・液晶容量、５・・非線形素子、５ａ・・第１のＴＦＤ素子、５ｂ・・第２のＴＦＤ素子、９・・保持容量、１０・・画素、２０・・素子基板、３０・・対向基板、６１・・素子用下電極、６２・・容量用下電極、６３・・共通電極、７１・・素子用絶縁層、７２・・容量用絶縁層、８１ａ・・第１の素子用上電極、８１ｂ・・第２の素子用上電極、８３・・画素電極、８４・・容量用上電極
【図１】
2007025615.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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